Изменение климата — глобальный процесс, происходящий на планете. С точки зрения миллиардов лет жизни планеты, климат меняется быстро. Но для человека такие изменения обычно кажутся медленными. Однако последствия наблюдаемого сейчас глобального потепления могут лечь на плечи уже наших детей и внуков.

Межправительственная группа экспертов по изменению климата относит Арктику к одному из наиболее климатически уязвимых регионов мира. Арктика находится на начальном этапе перемен, на которые влияет поступление в атмосферу парниковых газов, связанных с деятельностью человека. Это газы изменяют радиационный баланс Земли и вносят вклад в накопление тепла в атмосфере – формирование «парникового эффекта». Среди таких газов первостепенную роль по количественному содержанию в атмосфере и по степени влияния на радиационный баланс Земли играют углекислый газ и метан.

В российской Арктике центральное положение занимают арктические территории Красноярского края, на долю которых приходится четверть площади Арктической зоны РФ. Эти труднодоступные территории остаются «белым пятном» в прогнозных сценариях изменения климата и окружающей среды, затрагивающих многие природные объекты в системе «атмосфера – растительность – почва – гидросфера». Газовый состав атмосферы в этом плане особенно информативен. Он выступает индикатором, отражающим текущее состояние и изменения окружающей среды.

С 2018 года совместными усилиями ученых Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, одного из институтов ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», и специалистов Объединенной дирекции заповедников Таймыра проводится мониторинг газового режима атмосферы в Арктике. Наблюдения за концентрациями углекислого газа и метана ведутся с помощью  микрометеорологической мачты, размещенной на побережье Карского моря в районе поселка Диксон – самого северного поселения России. В Красноярском крае это единственная станция мониторинга атмосферы за Северным полярным кругом, и одна из пяти, размещенных в заполярных широтах Российской Федерации.

В 2021 году наблюдения в прибрежной арктической зоне края были дополнены измерениями динамики концентрации углекислого газа и метана в атмосфере Северного Ледовитого океана, проведенными на флагмане научно-исследовательского флота РФ “Академик Мстислав Келдыш” в ходе комплексной научной экспедиции. Это был первый морской вояж, в котором участвовали ученые Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, приглашенные руководителем экспедиции, членом-корреспондентом РАН Игорем Петровичем Семилетовым. В экспедиции приняли участие трое специалистов Института: ведущий инженер лаборатории биогеохимических циклов в лесных экосистемах Александр Цуканов, старший научный сотрудник международной лаборатории экофизиологии биогеоценозов криолитозоны, кандидат биологических наук Светлана Евграфова и руководитель группы, заведующий лаборатории экспериментальной и прикладной экологии, кандидат биологических наук Алексей Панов. Всего в экспедиции участвовали более пятидесяти человек: ученые и специалисты Тихоокеанского океанологического института им. В.И. Ильичева ДВО РАН, Института океанологии им П.П. Ширшова РАН, Московского государственного университета, Томского политехнического университета.

Экспедиция стартовала 2 октября и длилась чуть больше месяца. Маршрут начинался в Архангельске, пролегал по Баренцеву морю с выходом на Северный морской путь через пролив Карские ворота и должен был пройти через Карское море, море Лаптевых, и Восточно-Сибирское море. К сожалению, погода и ледовая обстановка не дали полностью реализовать амбициозные планы ученых. Один за другим ключевые проливы закрывались льдом, поэтому было принято решение обратить пристальное внимание на Карское море. А самой северной точкой экспедиции стал 82 градус — желоб Святой Анны у северной оконечности Земли Франца Иосифа.

Интересный факт о флагмане “Академик Мстислав Келдыш” — он был задействован в знаменитом фильме «Титаник». Это его глубоководные аппараты "Мир-1” и “Мир-2" в начальных кадрах спускаются в темную глубину северной Атлантики. В 90-х годах прошлого века во время съемок фильма на нем путешествовал режиссер Джеймс Кэмерон, а теперь красноярские ученые. Насколько экстремальным оказалось первое путешествие по арктическим морям, да еще на таком знаменитом корабле, и каких результатов удалось достичь ученым Института леса в сотрудничестве с океанологами, рассказал руководитель красноярской группы ученых Алексей Панов.

«После выхода на Северный морской путь стало существенно холоднее, часто дул сильный шквальный ветер с порывами до 20-25 метров в секунду. Начиналась осень. Ветер чувствовался постоянно, особенно, когда мы вышли в Карское море. При палубных работах руки быстро замерзали. Поэтому основная часть проходила в помещении. На палубу выходили только для отбора проб. Помимо суровых погодных условий, работу усложняла качка: аналитическое оборудование в лаборатории нам приходилось крепить шпагатами и хомутами к столам. Сложно даже представить, как справлялись с работами в таких условиях химики. Но от "морской болезни" при этом никто у нас особенно не страдал. Перед поездкой мы переживали, как же мы выдержим первый раз, да еще и в северных морях. Но все было хорошо.

День начинался в 7 утра с объявления старшего помощника капитана и пожелания всем доброго утра по судовому радио. Он обязательно вспоминал, какой сегодня праздник: чей-то день рождения или другая важная дата. Что-то находилось каждый день. Дальше в 7.30 завтрак, в 9.00 научно-технический совет, где руководители отрядов и научных направлений обсуждали планы на день и уже достигнутые результаты. Затем были работы в лабораториях, либо на остановках (“станциях”) корабля. Это широкий спектр исследований — не только атмосфера, ведь групп собралось много: гидрология, гидрохимия, гидробиология, гидроакустика и многие другие. У каждой группы своя лаборатория. Когда корабль останавливался, в воду погружались всевозможные датчики и научное оборудование. Ученые брали пробы воды, донных отложений, микропластика, и другие. Когда таких стоянок не было, работы проводились только в лаборатории. Мы следили за работой газоаналитического оборудования, обрабатывали полученные данные.

Практически каждый день в 17.00 проходили научные семинары, где ученые разных групп и направлений докладывали о своих работах, с дальнейшим их обсуждением. Научная работа в экспедиции была на очень высоком уровне. Так создавалась особенная научная среда — люди обменивались знаниями, полученными результатами. Вечером ужин и снова работа в лаборатории. А отбой уже зависел от выполненных работ.

Были, конечно, и неформальные вечера. Плюс новые яркие впечатления: неоднократно мы видели потрясающе красивое северное сияние, льды, даже белых медведей на льдинах. Да многое, чего не видели до этой поездки. И конечно море. Во всех его состояниях. Но главное — было очень много интересной научной работы, поэтому месяц пролетел на одном дыхании. Многие ученые мечтают попасть на этот корабль со своими исследованиями. Нам повезло. Серьезный уровень, предусмотрено все, вплоть до мест для физической активности – тренажерный зал и сауна.

Мы работали вместе с учеными из Владивостока, Москвы, Томска. Практически со всеми встретились впервые. Для нас очень ценным оказалось сотрудничество с океанологами, ведь в Институте леса нет компетенций, чтобы оценить процессы, происходящие в глубинах океана, и вызывающие изменения в составе и динамике парниковых газов в атмосфере. У нас с новыми коллегами сложились хорошие отношения. Надеемся, что теперь продолжим совместные работы. Теперь оценка роли океанической атмосферы в тех результатах, что мы получаем в прибрежной зоне, будет более многогранной».

Исследованиями атмосферы в Институте леса им. В.Н. Сукачева СО РАН занимаются с 2005 года, то есть уже более 15 лет. В результате многолетних работ в бассейне реки Енисей создана уникальная сеть станций мониторинга атмосферы. В ее основе международная обсерватория “ZOTTO”, заполярная станция в поселке Диксон и несколько микрометеорологических мачт для оценки обменных потоков углерода методом турбулентных пульсаций, размещенных в ключевых экосистемах Красноярского края. Многие годы сеть поддерживается и развивается за счет грантов РНФ, РФФИ, КФН. С созданием в Красноярске Научно-образовательного центра мирового уровня «Енисейская Сибирь» ученые надеются на дальнейшие масштабные исследования и получение целевого финансирования.

В 2021 году в Институте леса им. В.Н. Сукачева под руководством Алексея Панова, как первый этап реализации проекта НОЦ «Енисейская Сибирь», создана молодежная лаборатория экспериментальной и прикладной экологии. В задачи лаборатории входят развитие сети измерений обменных потоков парниковых газов и оценка изменений запасов углерода, создание ГИС и формирование стратегий дистанционного мониторинга климатически активных газов, а также разработка и полевые испытания технологий, направленных на уменьшение эмиссий и увеличение поглощения углерода.

Изменение климата и выбросы в атмосферу парниковых газов затрагивают не только область экологии, но и влияют на экономику, ценообразование, продуктовое обеспечение и взаимоотношение между странами. При этом исследования выбросов парниковых газов ведутся на небольшом фактическом материале и, как следствие, не отражают региональную специфику запасов и потоков углерода. В связи с этим, существует острая необходимость разработки современных и объективных инструментальных методов своевременного мониторинга и расчета поглотительной емкости на региональном и федеральном уровне. На это и направлена деятельность новой лаборатории.

Расширение комплексности проводимых исследований парниковых газов, включение в работы компоненты всех сред в системе атмосфера – наземные экосистемы – океан, выводят работы на новый уровень изучения динамики атмосферы и прогностических оценок ее связи с изменением параметров климата и окружающей среды.

Программа исследований реализуется в рамках НОЦ “Енисейская Сибирь”, при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, Правительства Красноярского края и Красноярского краевого фонда науки в рамках научных проектов № 20-45-242908 и № 20-44-242004 и при поддержке грантов Российского научного фонда №21-17-00163 и № 21-77-30001.

При подготовке материала использован текст статьи «Изучая дыхание Арктики: на пути к формированию карбонового полигона в заполярье Енисейской Сибири» Авторы А.В. Панов, А.С. Прокушкин, Е.А. Кукавская, М.А. Корец, А.В. Урбан, А.А. Цуканов, И.Н. Корниенко, М.Г. Бондарь